温室气体排放量的上升和极端天气事件的日益频繁正在加剧全球的气候相关风险及其社会经济后果[1]。如果没有突破性的技术创新或重大的经济变革，预计到2050年全球变暖幅度将超过工业化前水平3°C[2]。建筑业贡献了全球能源相关排放量的34%，因此被视为减缓气候变化的关键领域[3]。尽管隐含碳可能已经达到峰值，但建筑业的温室气体排放量仍然高到足以威胁碳中和目标的实现[4,5]。在此背景下，工业化建造方法日益被视为实现低碳城市发展的重要途径。
在这些方法中，MIC是指将包含结构构件、室内装修和建筑设备的独立体块模块在受控工厂环境中制造，然后运输到现场进行安装的建造方式。这种高水平的预制化因其施工可控性[6]、循环经济潜力[7]、生产效率[8]以及在人口老龄化背景下减少对现场劳动力的依赖[9]等优势，受到了越来越多的关注。已有研究表明，MIC可以通过节约材料[10]、优化材料选择[11]、提高施工效率[12]以及减少废弃物产生并提高再利用潜力[13,14]来降低隐含碳。来自发展中国家的更广泛证据也表明，MIC可以对住宅项目的多项可持续发展成果产生积极贡献[15]。这些特征表明，MIC可能成为未来城市住房中传统现浇钢筋混凝土结构（RCC）的有前景的替代方案。
然而，MIC的全生命周期碳性能不能仅基于隐含碳进行评估。除了施工阶段的优势外，MIC通常依赖轻型材料（如轻钢、木材基构件和结构性保温板），而非传统现浇RCC中使用的高热质量混凝土体系[16,17]。Kuczyński等人[18]的研究为该差异提供了实证支持：他们在温带气候的热浪条件下发现，将热质量从轻型增加到重型，并将夜间通风量从0.6提高到10 h?1，可使多层研究建筑白天室内平均峰值温度降低最多4.7 K。这种热行为上的差异可能转化为显著的运行能耗和碳排放影响[19]。这一问题对于轻量化MIC系统尤为重要，因为较低的热质量可能会改变与传统现浇RCC建筑相比的运行能耗需求。这些因素表明，仅通过隐含碳对比来评估轻量化MIC可能导致不完整或有误导性的结论。这一担忧也与利益相关者的观点一致：Kamali等人[20]发现，在可持续MIC的评估中，运行性能差异比隐含碳更受关注。因此，用轻量化MIC替代传统现浇RCC的净全生命周期减排效益很可能会因气候条件和时间推移而异。因此，统一的推广策略不太可能适用于中国多样的区域。
目前中国关于MIC的生命周期评价（LCA）研究仍然有限，且以个体案例研究为主。例如，Zhang等人[10]报道了香港一座模块化混凝土高层宿舍从摇篮到施工结束的隐含碳为569.3 kgCO?e/m2，其中材料生产占总隐含碳的近80%。Cai等人[21]发现，预制轻钢MIC建筑的隐含碳比同类型现浇建筑低6.76%，而Wu等人[22]表明，模块化混凝土住宅系统相对于2D板材方案将全生命周期隐含碳降低了2%。尽管这些研究提供了有价值的见解，但在地域和技术范围上存在局限，对轻量化MIC（特别是其运行碳影响）的研究仍然不足。
现有的基于案例的MIC生命周期评价研究主要关注单体建筑或项目，对省级尺度的长期碳影响所提供的见解有限。评估MIC的大规模采用需要对未来建筑需求、存量更替和技术扩散进行动态表征。为解决类似问题，自下而上的建筑存量更替模型已被越来越多地用于模拟建筑活动的长期变化及相关环境影响。针对中国，Hong等人[23]预测了2010年至2050年中国住宅和商业建筑存量的增长、改造和拆除情况。Huo等人[24]将终端能源模拟与系统动力学相结合，评估了未来城市住宅的碳路径，而Zhu等人[4]将动态存量建模与生命周期评价相结合，估算了中国建筑到2060年的隐含碳。在中国之外，动态存量方法也被应用于评估低碳建筑技术的大规模部署，包括挪威的净零碳建筑[25,26]、加州的模块化住房[27]以及欧盟27国的预制化路径[28]。这些研究展示了动态和区域差异化评估的价值，但在中国，MIC大规模采用的全生命周期碳影响的系统性量化仍然缺乏。鉴于各省在气候条件、住房需求轨迹和电力碳强度方面存在显著差异，这一空白尤为重要。
因此，现有文献中仍存在重要空白。特别是，轻量化MIC在中国未来城市住宅领域的省级全生命周期减排潜力仍未得到充分量化；不同气候区域中运行能效策略的作用尚不清楚，而且缺乏一个将隐含碳、运行碳、气候变暖、电网脱碳和技术扩散联系起来的综合框架。
为弥补这些空白，本研究开发了一个省级评估框架，整合了动态建筑存量更替、自下而上的碳核算以及技术扩散情景，并明确考虑了气候变暖和参数不确定性。本研究的贡献不仅在于量化了中国采用轻量化MIC的碳影响。在分析方法上，它表明轻量化MIC的减排价值不能仅从隐含碳优势来推断，而必须将其理解为由区域气候、运行性能和技术扩散路径所塑造的动态全生命周期结果。在实践中，它为气候适应性和因地制宜的部署策略提供了依据，为中国城市住宅领域更有效的脱碳政策提供了证据支持。
